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专利名称：一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410851754.1

专利申请（专利权）人：四川富乐华半导体开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：四川省内江市市中区汉阳路1188号

专利发明（设计）人：发明人:帅豪,丁勤,涂俸文,胡琳

专利摘要：本申请涉及DCB烧结治具技术领域，本发明公开了一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，包括以下步骤：步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理；步骤二：将氧化镁和正硅酸乙酯按比例进行混合均匀，得到待反应溶液；步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理的氧化铝陶瓷板表面；步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，在氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁烧结层。本方法中通过采用氧化镁和正硅酸乙酯在高温条件下反应，形成硅酸镁烧结层，实现DCB产品中的铜不会与盖板内的氧化铝接触，避免铜与氧化铝高温键合，从而不会使DCB产品的性能发生改变，降低产品报废率。

主权利要求：
1.一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理；
步骤二：将氧化镁和正硅酸乙酯按比例进行混合均匀，得到待反应溶液；
步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理后的氧化铝陶瓷板表面；
步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁烧结层；
所述步骤二中各组分按质量百分数计，氧化镁40% 50%，正硅酸乙酯20% 30%，其余为分~ ~散剂；
所述步骤四中，烧结的温度为1000℃ 1400℃，烧结时间为3h 6h。
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2.根据权利要求1所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述步骤一中，经粗化处理后氧化铝陶瓷板表面的粗糙度为0.5μm 3μm。
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3.根据权利要求2所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述氧化镁和正硅酸乙酯分别作为反应剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述分散剂为无水乙醇。
5.根据权利要求3所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述硅酸镁烧结层的厚度为0.5μm 1.5μm。
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6.根据权利要求3所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述氧化铝陶瓷板的长度为190mm 210mm，宽度为150mm 170mm。
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7.根据权利要求3所述的一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，其特征在于，所述氧化铝陶瓷板的厚度为0.3mm 2.0mm。
~ 说明书 : 一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法技术领域[0001] 本申请涉及DCB烧结治具技术领域，具体涉及一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法。背景技术[0002] DCB技术是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接过程前或过程中在铜与陶瓷（氧化铝）之间引入适量的氧元素，在一定的温度范围内，铜与氧形成Cu?O共晶液，浸润铜箔实现陶瓷基板与铜板的结合。[0003] 现行业的覆铜陶瓷基板(DCB)在烧结生产过程中，因产品不可直接与生产设备直接接触，因而使用隧道炉烧结产品时需在治具中加入一个盖板，盖板材质基本为氧化铝材质，若盖板因滑落或者破裂等因素与DCB产品发生接触时，会与DCB产品上的铜片在高温下键合，会产生粘连而导致DCB产品报废，增加DCB产品的生产成本。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，通过将氧化镁和正硅酸乙酯在无水乙醇作为分散剂的作用下，混合均匀得到待反应溶液，并均匀喷涂至氧化铝陶瓷板的表面，并在高温条件下，生成硅酸镁煅烧层包覆在氧化铝陶瓷板的表面，防止硅酸镁煅烧层在烧结过程中发生脱落，隔绝氧化铝材质的盖板与DCB产品中的铜接触，解决了现有技术中存在的上述问题。[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：[0006] 一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，包括以下步骤：[0007] 步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理；[0008] 步骤二：将氧化镁和正硅酸乙酯按比例进行混合均匀，得到待反应溶液；[0009] 步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理后的氧化铝陶瓷板表面；[0010] 步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁烧结层。[0011] 本发明主要采用氧化镁和正硅酸乙酯在高温条件下反应，产生了新物相硅酸镁，新物相硅酸镁在生成过程中对氧化铝陶瓷有很好的包覆性，容易形成稳定致密、不易脱落的包覆层。[0012] 氧化镁和正硅酸乙酯均作为反应剂氧化镁提供镁源，正硅酸乙酯提供硅源，二者在高温条件下生成硅酸镁，从而在盖板表面形成一层镀层。[0013] 具体的反应原理为：[0014] 正硅酸乙酯（C2H5O)4Si在高温条件下反应生成纳米级别SiO2:[0015] （C2H5O)4Si+O2→CO2+H2O+SiO2。[0016] 新生成的氧化硅与氧化镁在1000℃以上反应生成硅酸镁：[0017] SiO2+MgO→MgSiO3。[0018] 具体地，本方法中未直接使用氧化硅当涂覆原料，而采用正硅酸乙酯来新生成氧化硅来提供反应剂，正是因为利用正硅酸乙酯在高温条件下新生产的氧化硅为纳米级别，其纳米级别的氧化硅的反应活性更高，以产生更佳的包覆效果。而直接涂抹硅酸镁粉于氧化铝陶瓷板的表面会造成容易脱落，脱落的粉状物质从而掉落至治具内，与治具内的DCB产品产生接触，最终污染DCB产品，导致DCB产品报废，增加生产成本。[0019] 需要注意地是，本方法中的高温条件指的是温度处于1000℃ 1400℃。~[0020] 进一步优选地，所述步骤一中，经粗化处理后氧化铝陶瓷板表面的粗糙度为0.5μm3μm。~[0021] 通过对氧化铝陶瓷板表面进行粗化处理，增加其表面的粗糙度，从而提高硅酸镁烧结层与氧化铝陶瓷板之间的包覆结合力。[0022] 进一步优选地，所述步骤二中各组分按质量百分数计，氧化镁40% 50%，正硅酸乙~酯20% 30%，其余为分散剂。~[0023] 分散剂用于确保氧化镁和正硅酸乙酯的均匀分布和稳定悬。佣趸竞驼杷嵋阴ゾ鹊嘏缤坑谘趸撂沾砂宓谋砻。[0024] 进一步优选地，所述氧化镁和正硅酸乙酯分别作为反应剂。[0025] 进一步优选地，所述分散剂为无水乙醇。[0026] 进一步优选地，所述步骤四中，烧结的温度为1000℃ 1400℃，烧结时间为3h 6h。~ ~[0027] 进一步优选地，所述步骤四中，所述硅酸镁烧结层的厚度为0.5μm 1.5μm。~[0028] 进一步优选地，所述氧化铝陶瓷板的长度为190mm 210mm，宽度为150mm 170mm。~ ~[0029] 进一步优选地，所述氧化铝陶瓷板的厚度为0.3mm 2.0mm。~[0030] 本发明的有益效果为：本发明为一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，先将氧化镁和正硅酸乙酯的混合物均匀喷涂于氧化铝陶瓷板的表面，再经过高温烧结，正硅酸乙酯在高温下生成纳米级别的氧化硅，新生成的纳米级别的氧化硅继而与氧化镁在高温条件下生成硅酸镁，硅酸镁在生成的过程中对氧化铝陶瓷板具有好的包覆性，在氧化铝陶瓷板的表面形成稳定致密、不易脱落的包覆层，实现DCB产品中的铜不会与盖板内的氧化铝接触，避免铜与氧化铝高温键合，从而不会使DCB产品的性能发生改变，降低产品报废率。具体实施方式[0031] 为了更清楚地展现本发明地目的、技术方案和优点，下面将结合实施例对本申请作进一步说明。[0032] 实施例1[0033] 本发明为一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，主要包括以下步骤：[0034] 步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理，使得表面的粗糙度为0.5μm 3μm；~[0035] 步骤二：按质量百分数计，将氧化镁40% 50%，正硅酸乙酯20% 30%，其余为分散剂，~ ~混合均匀，得到待反应溶液；[0036] 步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理的氧化铝陶瓷板表面；[0037] 步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，形成硅酸镁烧结层。[0038] 烧结的温度为1000℃ 1400℃，烧结时间为3h 6h，在氧化铝陶瓷板的表面形成硅~ ~酸镁烧结层。[0039] 硅酸镁烧结层的厚度为0.5μm 1.5μm。~[0040] 氧化铝陶瓷板的长度190mm 210mm，宽度为150mm 170mm，厚度为0.3mm 2.0mm。~ ~ ~[0041] 实施例2[0042] 本发明为一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，主要包括以下步骤：[0043] 步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理，使得表面的粗糙度为0.6μm 2μm；~[0044] 步骤二：按质量百分数计，将氧化镁42% 48%，正硅酸乙酯24% 28%，其余为分散剂，~ ~混合均匀，得到待反应溶液；[0045] 步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理的氧化铝陶瓷板表面；[0046] 步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，形成硅酸镁烧结层。[0047] 烧结的温度为1100℃ 1300℃，烧结时间为4h，在氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁~烧结层。[0048] 硅酸镁烧结层的厚度为0.8μm 1.3μm。~[0049] 氧化铝陶瓷板的长度190mm 210mm，宽度为150mm 170mm，厚度为0.5mm 1.5mm。~ ~ ~[0050] 实施例3[0051] 本发明为一种用于减少DCB烧结治具中盖板粘连的方法，主要包括以下步骤：[0052] 步骤一：盖板为氧化铝陶瓷板，对氧化铝陶瓷板的表面粗化处理，使得表面的粗糙度为0.8μm 1.2μm；~[0053] 步骤二：按质量百分数计，将氧化镁42% 48%，正硅酸乙酯24% 28%，其余为分散剂，~ ~混合均匀，得到待反应溶液；[0054] 步骤三：将步骤二中的待反应溶液均匀喷涂于经步骤一粗化处理的氧化铝陶瓷板表面；[0055] 步骤四：待步骤三中的氧化铝陶瓷板干燥后烧结，形成硅酸镁烧结层。[0056] 烧结的温度为1200℃ 1250℃，烧结时间为5h，在氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁~烧结层。[0057] 硅酸镁烧结层的厚度为0.9μm 1.2μm。~[0058] 氧化铝陶瓷板的长度190mm 210mm，宽度为150mm 170mm，厚度为0.7mm 1.0mm。~ ~ ~[0059] 对比例1[0060] 盖板为表面未经处理的氧化铝陶瓷板。[0061] 对比例2[0062] 盖板为氧化铝陶瓷板，氧化铝陶瓷板的表面涂抹氧化镁粉或者硅酸镁粉。[0063] 对比例3[0064] 盖板为氧化铝陶瓷板，氧化铝陶瓷板的表面涂抹氧化镁粉或者硅酸镁粉，再经高温烧结。[0065] 表1本方法与对比例中的涂层使用情况[0066][0067] 如表1所示，对比例1中氧化铝材质会与产品接触，并与产品上的铜片在高温条件下发生键合，从而与DCB产品粘连而导致报废。[0068] 对比例2中的盖板即氧化铝陶瓷板表面涂抹氧化镁粉或者硅酸镁粉可以防止粘连，但直接涂抹氧化镁粉或者硅酸镁粉容易发生脱落，脱落的粉末会污染DCB产品，导致产品报废。[0069] 对比例3中氧化铝陶瓷板表面涂抹氧化镁粉或硅酸镁粉，再经高温烧结，也可以起到防粘连的作用，但因没有新物相产生，同时氧化镁、硅酸镁熔点均很高，只通过高温很难使其固定在氧化铝陶瓷板的表面。虽然直接涂抹氧化镁粉或硅酸镁粉较方便，但仍易脱落，脱落的粉末仍然会污染DCB产品，导致产品报废。[0070] 本方法采用氧化镁和正硅酸乙酯作为反应剂，无水乙醇作为分散剂，确保反应剂组分混合均匀，并均匀喷涂至氧化铝陶瓷基板的表面中。在混合均匀的过程中，氧化镁与正硅酸乙酯不发生反应，二者只有在高温条件下由正硅酸乙酯提供纳米级别的硅源，氧化镁提供镁源，再反应生成硅酸镁，硅酸镁在生成过程中对氧化铝陶瓷具有很好的包覆性，容易形成稳定致密、不易脱落的包覆层，即最终在氧化铝陶瓷板的表面形成硅酸镁烧结层。[0071] 当DCB覆铜基板放于治具内在隧道炉中进行烧结产品时，治具的顶部盖板包覆有经高温反应后产生的硅酸镁烧结层，硅酸镁烧结层不会与氧化铝反应，也不会与DCB产品中的铜发生反应，从而防止硅酸镁烧结层包覆的氧化铝陶瓷板与产品中的铜相粘连，降低产品的报废率，降低生产成本。[0072] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-06-28

专利公开日期：2024-10-18

专利公告号：CN118388263B